干热河谷脆弱区铁路路基边坡绿色防护效果评价研究

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随着中国铁路建设水平的不断提升,在“十三五”收官之际,我国铁路发展取得了巨大的进步,西南地区铁路发展也十分迅速,逐渐改变了原来“少、偏、低”的状况。然而,西南地区分布着大面积气候干旱、土壤瘠薄且植被稀疏的干热河谷,环境极其恶劣。铁路的建设对干热河谷脆弱区的生态环境产生了很多不利的影响,而该地区自然灾害众多,又对铁路的顺利运行构成了巨大的威胁。因此,在铁路的建设过程中既要确保后期运行的安全性,又要保障沿线干热河谷脆弱区生态环境的完整性,路基边坡绿色防护成为解决这一问题的最好方式。但是,目前对于边坡绿色防护的研究主要集中在护坡植被的合理搭配、普适性边坡防护评价体系的构建等方面,并没有针对干热河谷这种特殊地区形成一套适用于路基边坡绿色防护效果评价的体系。所以,结合干热河谷脆弱区的地域特色,针对性地分析和评价该地区路基边坡绿色防护的效果,对于确保路基的稳定性和修复铁路沿线干热河谷脆弱区的生态环境具有十分重要的现实意义。本文以西南干热河谷脆弱区为研究背景,通过剖析路基边坡绿色防护工程的作用机理,考虑干热河谷脆弱区的环境特点,构建了具有多层次、多角度的干热河谷脆弱区铁路路基边坡绿色防护效果评价递阶层次结构体系,同时以云理论为基础,利用云重心评判法(MCGC)和二维云模型建立了干热河谷脆弱区铁路路基边坡绿色防护效果评价模型,并在成昆铁路实际工程中验证了该模型的可行性。首先,通过对干热河谷脆弱区的地形地貌、土壤、植被、水文、气候进行深层次的剖析,并详细分析边坡绿色防护工程对路基的保护作用和环境的修复作用,从结构和功能两方面出发,并细化到土壤基质质量、植被群落质量、防护功能、力学功能、景观功能五个角度筛选路基边坡绿色防护效果的影响因素,包括5个一级指标和27个二级指标,构建了干热河谷脆弱区铁路路基边坡绿色防护效果评价递阶层次结构体系并划分了指标标准分级。然后,依据干热河谷脆弱区的独特性和指标属性的不同,利用IGAHP法计算指标的主观权重,基于指标的客观数据运用遗传算法优化的投影寻踪模型计算客观权重,最后通过博弈论(GT)将主、客观权重加权组合确定指标的综合权重,使权重的计算既考虑了主客观权重之间的冲突性和差异性,又突出了干热河谷脆弱区的特点,权重分配更加合理。最后,利用MCGC法通过对二级指标数字特征进行平行聚合和纵向向上聚合得到一级指标的数字特征,并利用MATLAB绘制隶属云图分析各一级指标对结构和功能的影响。以此为基础,将结构和功能作为二维云模型的两个基础变量,并计算出结构和功能的数字特征构成二维综合效果云评价路基边坡绿色防护的效果,同时借助MATLAB正向云发生器绘制二维云图初步反映干热河谷脆弱区路基边坡绿色防护效果等级。鉴于二维云图的相似性和空间误差,引入贴近度计算二维综合效果云与标准效果云的贴近程度,准确地确定出评价结果。选取成昆铁路米攀段的一段路基边坡绿色防护工程作为研究对象,利用建立的评价体系和评价模型对其防护效果进行分析,结果表明:成昆铁路米攀段的该段路基边坡绿色防护效果良好,这与工程实际情况基本吻合,验证了本文构建的体系和模型的适用性。同时也说明边坡绿色防护对保护路基的稳定性和恢复沿线干热河谷脆弱区的生态环境具有十分积极的作用。通过本文的研究对政府监测路基边坡绿色防护工程的质量具有一定的参考价值。
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